高中化學教學中學生創新和動手能力的培養方法探究

摘 要：高中階段的化學科目難點較多，通過動手能力及創新思維的培養，可以幫助學生牢牢掌握知識點。本文意在探討如何培養學生創新和動手能力。文中分析了強化實驗設計、創新科技手段融入、項目化學習、學科整合以及組織學科競賽等方面的策略，旨在為高中化學教學提供全面而有效的指導。

關鍵詞：高中化學；動手能力；培養方法；創新能力

高中是培養學生科學素養的關鍵階段，而創新和動手能力的培養正是其核心目標之一，只有深入分析高中化學教學中的挑戰和機遇，才能更好地提出一系列有效的培養策略。在當前科技爆發的時代，學生更需要具備更多的實踐經驗和創新思維，以更好地適應未來社會的發展需求。

一、高中化學教學中培養學生創新和動手能力的價值

一方面，通過注重創新和動手能力的培養，有助于激發學生對化學科學的濃厚興趣。傳統的教學方法往往側重于理論知識的灌輸，而忽視了學生對實際操作和實驗的渴望，通過引入創新性實驗和動手操作，能夠使學生更直觀地感受到化學現象，激發對化學學科的熱情，促使其深入思考并主動參與學習過程。

另一方面，創新和動手能力的培養有助于拓展學生的思維空間和解決問題的能力。化學作為一門實驗性科學，強調實踐操作和實際應用，通過培養學生動手操作的技能，可以鍛煉其觀察、分析和解決問題的能力。在實驗中學生需要運用所學知識解決實際問題，這既增加了學科知識的應用性，也增強了學生的創新意識和動手實踐的能力，使其具備更強的綜合素養。此外，許多化學實驗需要學生共同合作，共同完成實驗任務。在合作中學生不僅能夠學到團隊協作的重要性，還能夠通過與同學的交流，豐富自己的學科知識，激發創新思維，如此方式培養了學生在面對問題時能夠迅速找到解決方案的能力，更好地適應未來社會對于團隊協作的

需求[1]。

二、高中化學教學中學生創新和動手能力的培養難點

高中化學教學中，盡管創新和動手能力的培養具有重要的教育意義，但也面臨一系列的難點。首先，現行的教學體制可能限制了教師在課堂中更靈活地引入創新性實驗和動手操作，包括課程內容繁重、時間有限等問題，教師往往面臨著完成教學大綱的艱巨任務，難以為每位學生提供充足的實踐機會。其次，資源不足也是制約學生創新和動手能力培養的重要因素，部分學校可能因為經費有限而無法購置先進的實驗設備和化學藥品，減少了學生參與實驗的機會，在這種情況下的學生可能僅僅停留在書本知識的學習中，難以真正感受到化學實驗的樂趣和挑戰，更難以培養創新精神和動手操作的技能。此外，學生個體差異和學科認知水平的不同也增加了創新和動手能力培養的難度，教師需要面對來自不同學科興趣和學科水平的學生，因此需要設計靈活多樣的實驗內容以滿足不同學生的需求。最后，評價體系的不完善也是培養學生創新和動手能力的一個難點，傳統的考試評價往往更注重學科理論知識的考查，而對學生實際動手操作和解決問題的能力評價相對較少。

三、高中化學教學中學生創新和動手能力的培養策略

（一）針對實際問題，啟發創新思維

在高中化學教學中培養學生創新能力的首要原則是通過實際問題的引導、激發學生的創新思維，相關教師應設計能夠引發學生興趣和好奇心的實驗和案例，使其在解決問題的過程中，培養提出問題、尋找解決方案的獨立思考能力，形成創新的意識和習慣[2]。

（二）實踐操作，深化理論認知

創新與動手能力的培養必須緊密結合實踐操作，深化學生對理論知識的認知，可通過設計具體、富有挑戰性的實驗，學生能夠在動手操作中感受抽象理論的具體應用，加深對化學概念的理解，如此的實踐操作不僅提升了學生的動手能力，同時也使理論知識更加生動有趣，激發學生對化學學科的興趣。

（三）個性化教學，照顧差異需求

個性化教學是培養學生創新和動手能力的關鍵原則之一，教師應根據學生的興趣、學科認知水平和學習風格的差異，巧妙設計多樣性的實踐活動，通過靈活的組織形式和內容安排，確保每位學生都能夠在個性化的學習環境中獲得最大程度的發展和提升。

（四）共建共享，促進團隊協作

培養創新和動手能力不僅僅是個體行為，更需要借助團隊協作的力量，教師應促進學生之間的合作與交流，通過共建共享的實踐活動，培養學生在團隊中協作解決問題的能力，其不僅有助于豐富學生的學科知識，還培養了學生在團隊中相互配合、協同工作的社會技能[3]。

（五）完善評價，鼓勵多元發展

建立完善的評價體系是高中化學教學中培養學生創新和動手能力的關鍵原則之一，內容應該突出實踐操作和解決問題的能力，不僅注重學科知識的掌握，更要重視學生在實際操作中所展現出的創新性和動手能力，如此的評價機制能夠激勵學生積極參與實踐，促使其在多元發展中不斷提升自身的創新潛力。

四、高中化學教學中學生創新和動手能力的具體培養方法

（一）強化實驗設計與開放問題

為培養學生的創新和動手能力，教師應注重實驗設計和開放問題引導，通過設計富有挑戰性和創新性的實驗，激發學生獨立思考和解決問題的欲望；而開放問題的引導能夠引導學生主動提出問題，培養在實踐中靈活運用知識的能力，加深對化學理論的理解。一個典型的例子是通過設計一個具有挑戰性和創新性的酶活性實驗來促進學生的創新和動手能力，在這個實驗中引導學生探索不同因素對酶活性的影響，并提出開放性問題，要求學生設計實驗步驟、收集數據以及解釋實驗結果。首先，要求學生選擇不同的酶類型進行研究，如淀粉酶、蛋白酶等，接著需要設計實驗方案，包括酶活性的測定方法和實驗條件的設置，過程中學生將面臨實際問題，例如如何確保實驗的準確性和可重復性，以及如何在有限的時間內完成實驗。在實驗過程中學生需要動手進行操作，如制備酶溶液、調配反應物、進行測定等，鍛煉了其實際動手操作的技能，培養了實驗設計的能力，同時由于實驗中可能涉及未知因素，學生需要靈活運用所學知識，思考如何解決實際問題。而在開放問題的引導下，學生可能會遇到關于實驗結果的不確定性、可能存在的誤差、未來實驗的改進方向等問題，促使其獨立思考，提出解決問題的方案，培養了他們在實踐中靈活運用知識的能力，整個過程中還可能會嘗試不同的方法和角度，形成自己的獨特見解，進一步加深對化學理論的理解[4]。

（二）注重創新科技手段的融入

借助現代科技手段，如虛擬實驗軟件、模擬器等，是培養學生創新和動手能力的有效策略，現代化的工具不僅提供了更安全、更靈活的實踐環境，同時也豐富了學生的實踐經驗，培養其在數字時代背景下運用創新科技解決問題的能力。以分子模擬軟件為例，下面展示如何通過現代科技手段培養學生創新和動手能力。首先，教師可以引導學生使用分子模擬軟件進行分子結構的建模和動態模擬，譬如讓學生選擇一個特定的分子，通過軟件模擬該分子在不同條件下的結構和運動，這個過程不僅提供了實驗環境的安全性，同時使學生能夠深入理解分子間相互作用，培養了他們對分子結構和動態行為的直觀認識。其次，通過模擬實驗，學生可以在虛擬環境中進行更多地探究和實踐，不受時間和資源的限制，如學生可以模擬不同反應條件下的化學反應過程，觀察反應速率、生成物的種類等變化，類似于這樣的實踐模式能夠激發學生探索未知領域的興趣，培養他們在虛擬環境中運用知識解決問題的能力。同時，分子模擬軟件還通常提供了豐富的數據分析和可視化功能，學生可以通過分析模擬結果，掌握實驗數據處理的方法，如此更有助于培養學生對實驗結果的準確解讀和科學推理能力。值得注意的是，雖然在使用這樣的科技手段時學生能夠體驗到科學研究中的創新過程，但是要關注如何通過調整實驗參數、設計不同條件下的模擬實驗來發現新的規律和現象，利用創新性的體驗將激發學生對科學研究的熱情，但還要注意培養學生在數字時代背景下運用創新科技解決問題的能力。

（三）項目化學習與實踐應用

將化學知識與實際應用相結合，通過項目化學習的方式培養學生的創新和動手能力。設計具體的化學項目，如環保科技項目、新材料研發等，讓學生參與實際實踐，鍛煉解決實際問題的能力，如此的策略既能夠培養創新思維，同時也能提高學生的實際動手操作技能。例如，教師可以通過一個環保科技項目的例子來說明如何培養學生的創新和動手能力。項目名稱為“水質凈化技術研究與設計”，項目背景設定為學生所在地區的水質污染問題日益突出，教師提出了一個項目，要求學生團隊研究并設計一種環保的水質凈化技術，以改善當地水環境。

第一，問題定義與研究。學生團隊首先需要深入了解當地水質狀況，明確問題的關鍵點，學生可以利用圖書館、網絡資源，也可以聯系當地水利部門或專業機構獲取實地數據。這個階段培養了學生獲取信息和問題定義的能力。第二，設計方案。學生團隊根據研究結果，提出不同的水質凈化方案，其中可能包括物理方法如過濾、化學方法如吸附、生物方法如植物凈化等，學生需要綜合運用化學知識，選擇合適的材料和方法，設計一個可行的水質凈化方案。接下來是實施實驗：學生將他們的設計方案付諸實踐，制備所需材料，搭建實驗裝置，在這一過程中學生將學到實際動手操作的技能，同時需要面對實驗中可能出現的問題，培養了解決實際問題的能力。第三，數據收集與分析。學生收集實驗數據，分析凈化效果，并比較不同方案的優缺點，這一步驟強調了學生在實踐中運用科學方法進行數據收集和分析的能力。第四，結果展示。學生團隊需要向班級或學校展示他們的項目成果。這不僅鍛煉了學生的表達和溝通能力，還促使他們思考如何有效地傳達復雜的科學概念給非專業人士。

（四）探索跨越不同學科整合

為提升學生的創新能力，化學教學應當與其他學科進行跨學科整合，同時這也符合我國教育改革的理念，建議通過與生物學、物理學等學科的交叉融合，培養學生全面解決問題的能力，如此的整合方式既能夠拓寬學生的知識視野，也有助于形成綜合性的思考模式，提升學生的綜合素養。一個生動的例子是通過“生物燃料電池”項目來培養學生的創新能力，這個項目是將化學、生物學和物理學等多個學科知識有機結合，激發學生對于綜合性問題的思考和解決能力。學生團隊首先面臨的任務是設計一種生物燃料電池，通過生物體內的生化反應產生電能，所以要求學生充分運用化學知識來了解生物體內的能量轉化過程，同時涉及生物學領域的細胞結構和生化反應機制。在實際搭建生物燃料電池的過程中，學生需要考慮到電池結構的物理設計，如電極的選擇和布置，以及生物體的合適選擇，如此就引入了物理學和生物學的知識，要求學生在設計中兼顧多學科的要素，培養了跨學科整合思維。在項目進行過程中，學生團隊可能面臨生物燃料電池效能的評估，這時他們需要運用數學和統計學的方法對數據進行分析，通過這一步驟的鍛煉，學生在實際問題中體會到不同學科知識的相互關聯，增強了解決問題的全面性思維。最終，學生還需要向同學和教師展示他們的項目成果，過程中要能夠清晰地表達化學、生物學和物理學等學科的交叉點，展示出他們對于多學科綜合運用的理解和能力[5]。

（五）組織學科競賽展示活動

組織學科競賽和展示活動是激發學生創新和動手能力的重要策略，參與競賽和展示不僅能夠鍛煉學生在壓力下的應變能力，還為學生提供了展示自己成果的平臺，如此的活動能夠激發學生對創新的熱情，同時也為學生提供在實踐中展現所學知識的機會。

下面以“化學創新設計大賽”為例進行說明，這是一個涵蓋化學知識、實驗技能和創新思維的綜合性競賽，在競賽中學生團隊需要面對一個實際的問題，如環境污染、新材料研發等，提出一個創新性的解決方案，團隊成員需要結合所學的化學知識，設計并完成實驗，展示他們的解決方案的科學性和實用性。首先，學生在競賽中需要充分發揮團隊協作的能力，分工合作，共同完成實驗和解決問題，這樣就鍛煉了學生在團隊中合作與溝通的技能，再次強調了培養了團隊協作的重要性。其次，在競賽的展示環節，學生需要用清晰簡練的語言向評委和觀眾闡述他們的研究思路、實驗過程和取得的成果，這個環節要求學生具備良好的表達能力和科學溝通技巧，提高自身的口頭表達能力。而在競賽過程中，學生可能會面臨時間緊張、實驗問題的突發情況等壓力，這鍛煉了他們在緊張環境下的冷靜和應變能力。這種經歷為他們未來的學業和職業發展提供了寶貴的經驗。此外，學科競賽還可以為學生提供了與其他學校、團隊交流的機會，讓學生接觸到更廣闊的學術視野，通過與他人的交流與碰撞，學生能夠進一步拓展自己的思維，接觸到更多前沿的科學問題。

結束語

綜上所述，高中化學教學中培養學生創新和動手能力是一項復雜而長期的任務，本文通過對各種策略的探討，強調了實驗設計、科技手段融入、項目化學習、學科整合和學科競賽等方面的重要性。這些策略不僅有助于提升學生的實際操作技能，也培養了他們的創新思維和團隊協作能力。在未來的高中化學教學中，應當持續關注并改進這些策略，為學生提供更富有挑戰性和實踐性的學習經驗，以培養更加全面發展的化學人才。

參考文獻

[1]成小娟.高中化學教學中學生實驗能力的培養探究[J].新課程，2022（29）：202-203.

[2]陳永敏.高中化學教學中培養學生創新能力的策略研究[J].數理化解題研究，2022（33）：107-109.

[3]舒榮發.高中化學實驗教學中學生創新能力的培養對策探究[J].課堂內外（高中教研），2022（4）：93-94.

[4]遲學治，張慶偉，楊紹濤.高中化學教學中創新能力的培養研究[J].科教導刊-電子版（上旬），2022（11）：233-235.

[5]于潤慧.基于高中化學實驗教學提高學生動手能力的思考[J].求知導刊，2022（29）：38-40.